Menisco (chimie): ce constă din și tipuri

Meniscul este curbura suprafeței unui lichid. De asemenea, este suprafața liberă a unui lichid în interfața lichid-aer. Lichidele sunt caracterizate prin faptul că au un volum fix, fiind necomprimate.

Cu toate acestea, forma lichidelor variază prin adoptarea formei containerului care le conține. Această caracteristică se datorează mișcării aleatorii a moleculelor care le formează.

Lichidele au capacitatea de a curge, de înaltă densitate și de a se răspândi repede în alte lichide cu care sunt miscibile. Acestea ocupă prin gravitate cea mai joasă suprafață a containerului, lăsând în partea superioară o suprafață liberă care nu este complet plată. În anumite circumstanțe pot adopta forme speciale, cum ar fi picături, bule și bule.

Proprietățile lichidelor cum ar fi punctul de topire, presiunea vaporilor, vâscozitatea și căldura de vaporizare depind de intensitatea forțelor intermoleculare care conferă coeziunea lichidelor.

Cu toate acestea, lichidele interacționează de asemenea cu recipientul prin forțe de aderență. Meniscul apare apoi din aceste fenomene fizice: diferența dintre forțele de coeziune dintre particulele lichidului și aderența care le permite să ude pereții.

Ce este meniscul?

După cum sa explicat mai sus, meniscul este rezultatul mai multor fenomene fizice, printre care și tensiunea superficială a lichidului.

Forțele de coeziune

Forțele de coeziune sunt termenul fizic care explică interacțiunile intermoleculare din interiorul lichidului. În cazul apei, forțele de coeziune se datorează interacțiunii dipol-dipol și legăturilor de hidrogen.

Molecula de apă are o natură bipolară. Acest lucru se datorează faptului că oxigenul din moleculă este electronegativ, deoarece are o aviditate mai mare pentru electroni decât hidrogen, ceea ce determină faptul că oxigenul rămâne cu o sarcină negativă și că hidrogenii sunt încărcați pozitiv.

Există o atracție electrostatică între sarcina negativă a unei molecule de apă, situată în oxigen, și sarcina pozitivă a unei alte molecule de apă, situată în hidrogen.

Această interacțiune este ceea ce se numește interacțiune sau forță dipol-dipol, ceea ce contribuie la coeziunea lichidului.

Forțele de aderare

Pe de altă parte, moleculele de apă pot interacționa cu pereții de sticlă prin încărcarea parțială a atomilor de hidrogen ai moleculelor de apă care se leagă puternic de atomii de oxigen de pe suprafața sticlei.

Aceasta constituie forța de adeziune dintre peretele lichid și peretele rigid; În mod colocvial se spune că lichidul umezește peretele.

Atunci când o soluție de silicon este pusă pe suprafața sticlei, apa nu impregnează complet sticla, dar pe aceasta se formează picături care se îndepărtează cu ușurință. Astfel, se indică faptul că, prin acest tratament, forța de aderență dintre apă și sticlă scade.

Un caz foarte asemănător apare atunci când mâinile sunt uleioase, iar când sunt spălate în apă, puteți vedea picături foarte bine definite pe piele, în loc de piele umedă.

Tipuri de menisc

Există două tipuri de menisc: concave și convexe. În imagine, concavul este A și convexul B. Liniile punctate indică marcarea corectă atunci când se citește o măsurare a volumului.

concav

Meniscul concav este caracterizat prin aceea că unghiul de contact 0 format de peretele sticlei cu o linie tangentă la menisc și care este introdus în lichid are o valoare mai mică de 90 °. Dacă o cantitate de lichid este plasată pe sticlă, ea are tendința să se răspândească pe suprafața sticlei.

Prezența unui menisc concav arată că forțele de coeziune din interiorul lichidului sunt mai mici decât rezistența de adeziune a pereților de sticlă.

De aceea, lichidul curăță sau umezește peretele de sticlă, reținând o cantitate de lichid și concavând meniscul. Apa este un exemplu de lichid care formează meniscul concav.

convex

În cazul meniscului convex, unghiul de contact θ are o valoare mai mare de 90 °. Mercurul este un exemplu de lichid care formează menisci convexe. Atunci când o picătură de mercur este plasată pe o suprafață de sticlă, unghiul de contact θ are o valoare de 140 °.

Observarea unui menisc convex indică faptul că forțele coezive ale lichidului au o magnitudine mai mare decât forța de adeziune dintre peretele lichid și cel de sticlă. Se spune că lichidul nu umezește sticla.

Forțele superficiale ale coeziunii (lichid-lichid) și aderența (lichid-solid) sunt responsabile pentru multe fenomene de interes biologic; acesta este cazul tensiunii superficiale și a capilarității.

Tensiune de suprafață

Tensiunea superficială este o forță netă de atracție care se exercită asupra moleculelor lichidului care se află pe suprafață și tinde să le introducă în lichid.

Prin urmare, tensiunea superficială tinde să coexiste lichidul și să îi dea meniuri mai concave; sau cu alte cuvinte: această forță tinde să îndepărteze suprafața lichidului din peretele de sticlă.

Tensiunea superficială tinde să scadă odată cu creșterea temperaturii, de exemplu: tensiunea superficială a apei este egală cu 0, 076 N / m la 0 ° C și 0, 05 N / m la 100 ° C.

Între timp, tensiunea superficială a mercurului la 20 ° C este de 0, 465 N / m. Acest lucru ar explica de ce mercurul formează menisci convexe.

capilaritate

Dacă unghiul de contact θ este mai mic de 90 °, iar lichidul umezește peretele de sticlă, lichidul din interiorul capilarelor de sticlă se poate ridica până la atingerea unei condiții de echilibru.

Greutatea coloanei de lichid este compensată de componenta verticală a forței de coeziune datorată tensiunii de suprafață. Forța de adeziune nu intervine deoarece acestea sunt perpendiculare pe suprafața tubului.

Această lege nu explică cum se poate ridica apa de la rădăcini la frunze prin vasele de xilem.

De fapt, există și alți factori implicați în acest sens, de exemplu: când apa se evaporă în frunze, moleculele de apă din partea superioară a capilarelor pot fi aspirabile.

Acest lucru permite altor molecule din partea de jos a capilarelor să urce pentru a ocupa locul moleculelor de apă evaporată.